Астрономы решают давнюю загадку образования огромных звезд с помощью межзвездного аммиака
Аммиачный газ, падающий в аккреционный диск, питающий Цефей А HW2. Автор: NSF/AUI/NSF NRAO/B. Saxton
Используя Очень большую решетку Национальной радиоастрономической обсерватории, астрономы впервые обнаружили огромный поток газа вблизи формирующейся массивной звезды, который обеспечивает ее быстрый рост.
Кефе́й или в латинизированной форме Цефе́й (др.-греч. Κηφεύς): в древнегреческой мифологии: Кефей (сын Алея) — отец Эхема, сын Алея, царя Тегеи и всей Аркадии; участвовал в походе аргонавтов; по его имени был назван город Кафии (Καφυαι) в Аркадии. Кефей (царь Эфиопии) — сын Бела, муж Кассиопеи и отец Андромеды. Цефей (созвездие) — названо по имени царя Эфиопии. Википедия
Исследование принято к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и доступно на сервере препринтов arXiv.
Цефей А — второе по близости к Земле место массового звездообразования, что делает его идеальной лабораторией для изучения этих сложных процессов. Исследовательская группа использовала аммиак ( NH3), молекулу, обычно встречающуюся в межзвездных газовых облаках и широко используемую в промышленности на Земле, в качестве трассера для картирования динамики газа вокруг звезды.
Наблюдения выявили плотное кольцо горячего аммиачного газа, охватывающее радиус от 200 до 700 астрономических единиц (AU) вокруг HW2. Эта структура была идентифицирована как часть аккреционного диска — ключевой особенности в теориях звездообразования.
Исследование показало, что газ внутри этого диска одновременно коллапсирует внутрь и вращается вокруг молодой звезды. Примечательно, что скорость падения материала на HW2 была измерена на уровне двух тысячных солнечной массы в год — один из самых высоких показателей, когда-либо наблюдавшихся для формирующейся массивной звезды. Эти результаты подтверждают, что аккреционные диски могут поддерживать такие экстремальные скорости переноса массы, даже когда центральная звезда уже выросла до 16 масс нашего Солнца.
«Наши наблюдения дают прямые доказательства того, что массивные звезды могут формироваться посредством аккреции, опосредованной диском, массой до десятков солнечных масс», — сказал доктор Альберто Санна, ведущий автор исследования. «Непревзойденная радиочувствительность NSF VLA позволила нам разрешить особенности в масштабах всего лишь порядка 100 а. е., что дало беспрецедентное понимание этого процесса».
Команда также сравнила свои наблюдения с современными симуляциями массивного звездообразования. «Результаты тесно совпали с теоретическими предсказаниями, показав, что аммиачный газ вблизи HW2 коллапсирует почти со скоростью свободного падения, вращаясь при этом со скоростями ниже кеплеровских — баланс, диктуемый гравитацией и центробежными силами», — сказал профессор Андре Олива, который провел детальное моделирование.
Интересно, что исследование выявило асимметрию в структуре диска и турбулентности, что позволяет предположить, что внешние потоки газа, известные как «стримеры», могут доставлять свежий материал на одну сторону диска. Такие стримеры наблюдались в других регионах звездообразования и могут играть решающую роль в пополнении аккреционных дисков вокруг массивных звезд.
Это открытие разрешает десятилетия споров о том, может ли HW2 и подобные протозвезды образовывать аккреционные диски, способные поддерживать их быстрый рост. Оно также подтверждает идею о том, что схожие физические механизмы управляют звездообразованием в широком диапазоне звездных масс.
«HW2 известен уже более 40 лет и до сих пор вдохновляет новые поколения астрономов», — сказал профессор Хосе Мария Торреллес, который провел несколько ключевых наблюдений HW2 в конце 1990-х годов. Результаты стали возможны благодаря высокочувствительным наблюдениям NSF VLA, проведенным на сантиметровых длинах волн в 2019 году. Исследователи нацелились на определенные переходы аммиака, которые возбуждаются при температурах выше 100 Кельвинов, что позволило им отслеживать плотный и теплый газ вблизи HW2.
«Эти результаты подчеркивают возможности радиоинтерферометрии в исследовании скрытых процессов, лежащих в основе формирования наиболее влиятельных объектов в нашей галактике», — сказал доктор Тодд Хантер из NRAO, — «и через десять лет следующая усовершенствованная версия VLA позволит изучать околозвездный аммиак в масштабах нашей Солнечной системы».
Эта работа не только расширяет наше понимание того, как формируются массивные звезды, но и имеет значение для более широких вопросов об эволюции галактик и химическом обогащении во Вселенной. Массивные звезды играют важнейшую роль в качестве космических двигателей, создавая ветры и взрывы, которые засеивают галактики тяжелыми элементами.
Больше информации: A. Sanna et al, Gas infall via accretion disk feeding Cepheus A HW2, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202450330. On arXiv DOI: 10.48550/arxiv.2502.15070
Источник: National Radio Astronomy Observatory
0 комментариев